双足机器人动态步态规划.pdf

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1、ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用2014，50（1）267双足机器人动态步态规划陈磊，张国良，张维平，敬斌CHENLei,ZHANGGuoliang,ZHANGWeiping,JINGBin第二炮兵工程大学，西安710025TheSecondArtilleryEngineeringUniversity,Xi’an710025,ChinaCHENLei,ZHANGGuoliang,ZHANGWeiping,etal.Dynamicgaitplanning

2、ofrobotNAO.ComputerEngineeringandApplications,2014,50（1）：267-270.Abstract：Accordingtothedynamicwalkinghumanoidrobotinthelessrealizedprototype,thepolynomialinterpolationmethodisappliedtotheanklejointtrajectoryplanning.Combinedwithknownhipmotiontrajectory,

3、thegeometriccon-straintmethodisusedtogetthekneemotiontrajectory.Wholegaitcyclewithinthejointmovementisgot.ThedynamicswalkingoftheNAOrobotisrealized.Experimentalresultsprovethatthegeometricconstraintprogrammingofpolynomialinterpolationmethodisfeasibleande

4、ffective.Keywords：robotNAO;dynamicgaitplanning;ZeroMomentPoint（ZMP）;inversekinematicssolution摘要：针对目前仿人机器人动态步行在样机上实现较少的情况，将多项式插值方法运用于机器人踝关节轨迹规划，结合已知髋关节运动轨迹，利用几何约束的方法求取膝关节运动轨迹，得到完整步态周期内各关节运动规律，最终实现NAO机器人的动态步行。实验结果证实了基于多项式插值的几何约束规划方法是可行且有效的。关键词：NAO机器人；动态步态规

5、划；零力矩点（ZMP）；逆运动学解算文献标志码：A中图分类号：TP242doi：10.3778/j.issn.1002-8331.1202-0284[4-6]1引言多见。双足步行机器人的步态规划是指根据步行环境情就目前而言，参考轨迹法是使用最为广泛的步态规况和步态参数要求，在保证稳定步行约束条件的前提划算法，它的核心思想是通过规划机器人身体关键位置下，确定机器人行走过程中其各组成部分运动轨迹在时点的移动曲线，再解方程来得到机器人在行走过程中各序和空间上的一种协调关系，如脚掌何时离开地面，摆个关节转角的运

6、动规律。本文以NAO机器人为研究对动中整个脚掌在空中的轨迹以及何时落地等。合适的象，将多项式插值方法应用到其步态规划中，根据关键[1]时刻主要节点位姿规划整个步态周期各关节的运动轨步态规划是实现双足机器人稳定动态步行的关键之一。目前，国际上对双足机器人动态步态规划有较成熟迹，将几何约束法运用于机器人的逆运动学解算，以的研究，尤其以日本为代表。1980年加藤实验室的ZMP稳定为判据，实现机器人动态步行。WL-9DR首先实现了准动态步行，之后，WL-12（R）实现[2]2NAO机器人本体结构了平地动态步行，

7、举世闻名的P3、ASIMO机器人更[3]是实现了几乎与人类一致的步行。国内的发展相对NAO机器人是由法国Aldebaran公司研制的双足滞后，哈尔滨工业大学、国防科技大学、上海交通大机器人，具有25个自由度。其下肢关节具有12个自由学、北京理工大学、清华大学等院校先后成功研制了度，髋、膝、踝关节分别为3、1、2个自由度，左右对称，如各类仿人机器人，但在样机上实现动态步行的并不图1所示。作者简介：陈磊（1986—），男，硕士，主要研究领域：多关节机器人控制；张国良（1970—），男，博士，教授，主要研究领

8、域：先进控制理论与应用、组合导航等。E-mail：chenlei_ep@163.com收稿日期：2012-02-16修回日期：2012-04-15文章编号：1002-8331（2014）01-0267-042682014，50（1）ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用ShoulderOffsetY中间时刻为T。4983.1髋关节轨迹规划如果髋关节高度过低，则机器人膝关节的弯曲在整个过程中需要较